[发明专利]一种轻质钢拱桁形成的大型建筑封闭屋顶

说明书

技术领域

本发明涉及建筑层顶，尤其是涉及用轻质钢拱桁构架成的大型建筑封闭屋顶。

背景技术

目前，在建筑工程中， 对于中间无支柱且跨距在100米以内的中小型建筑工程屋顶大都采用钢结构、网架结构、悬索结构等以刚性材料杆件组合来作为封闭的屋顶结构，而对于中间无支柱且跨距在100米以上的大型建筑工程的屋顶（如体育馆、文化娱乐中心、港口码头、大型飞机制造和停放地等），如果仍采用上述中小型建筑工程屋顶结构，将会带来以下问题：一是因为随着跨距的增大承重主构件尺寸和杆件横截面必须增大，杆件自身重量增大，这样才能对巨大恒载整体构架满足抗弯、抗压和挠度等技术要求；二是因为刚性杆件组合传力系统复杂，施工难度大、要求高且结构较多地存在相互依赖性，如果其中一根杆件或杆件节点出现局部破坏或失稳，就会造成诺米骨牌效应，相邻结构失去依靠，甚至导致结构整体垮塌；再是刚性杆件组合结构抗震性较脆弱，由于杆件增重，建筑工程造价也大大增加。因此，现有跨距在100米以上，甚至在200米以上的大型建筑屋顶大都未封闭。

发明内容

针对上述现有技术中跨距在100米以上的大型建筑屋顶的不能封闭的问题，本发明提供了一种承载能力强，构件刚性好、抗震性高，整体结构稳定性高，结构的相互依赖性较少，造价较低的大型建筑封闭屋顶。

本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是：所述轻质钢拱桁形成的大型建筑屋顶包括长方形屋顶和圆形屋顶，所述长方形屋顶包括平行间隔设置的拱桁架，所述圆形屋顶包括径向交错设置的拱桁架，所述拱桁架一端活动设置在砼柱上、另一端固定设置在砼柱上，拱行架由下梁、上梁、吊杆、斜杆和钢索组成，上梁与上梁之间设置有檩梁，所述上梁由若干根短矩形钢用凸凹槽结构和钢铰销连接成圆弧形，下梁由若干根短矩形钢夹板和螺栓连接而成，上梁两端通过企口钢楔固定在下梁上，下梁一端通过钢滚筒可在砼柱上自由伸缩，下梁另一端固定砼柱上，所述吊杆设置在上梁和下梁之间，斜杆两端与上梁和下梁活动相连，所述钢索水平缠绕在下梁上，钢索两端用钢索张紧装置固定在下梁上。

对于圆形屋顶，为了解决众多拱桁架径向交汇及直径范围的整体受力问题，在上梁中心交汇处设置有上圆钢盘，上圆钢盘设置有榫头座，榫头座内焊接固定有阳榫头，所述阳榫头通过钢铰销与上梁相连；在下梁中心交汇处设置有下圆钢盘，所述下圆钢盘通过钢卡板与连接钢突体焊接固定相连，再加连接段阳楔头和钢盘阴楔套连接，连接钢突体用螺栓与和钢夹板与下梁固定相连。

  为了进一步提高圆形屋顶的采光度、室内空气对流和外形美观性，所述圆形屋顶上设置有可采光玻璃罩和通风的天窗，所述天窗高出圆形屋顶面，所述天窗屋面呈三角折面形，在天窗端框内设置有抽风机。

   本发明采用了拱桁架是将竖直载荷变成水平载荷的结构，从而分解结构抗弯的巨大弯矩力，圆形屋顶上梁由若干根长为6米，横截面为240×600mmm的铝合金矩形钢利用钢铰销相连接，长方形屋顶上梁由若干根长为由若干根长为6米，横截面为220×600mmm的铝合金短形钢利用凸凹槽结构和钢铰销相连接，圆形屋顶下梁由若干根长为6米，横截面为200×600mmm的铝合金利用钢夹板相连接，每隔一个连接点安装竖向吊杆，承担下梁力；在上梁和下梁之间每隔一个连接点安装有斜杆，水平夹角为30度，使上部集中力由斜杆承担，将大部份竖直力转化为对下梁的水平力，拱桁架从结构整体到结构局部均将竖直力从各个环节分解成水平力的结构，经计算对比，拱桁架比纯拱结构上梁总水平推力减少19.5%，下梁总水平拉力减少21%。

   本发明所述拱桁架通过滚动支座设置在砼柱上，这是因为：一当拱桁架承担满负载时，上梁受压水平方向会伸长，二是当拱桁架受气候影响产生热膨胀和冷收缩时，拱桁架会产生温度应力而收缩和伸长，三是发生地震产生的振力时，通过滚动装置将对震动力有化解效应，使拱桁架不会产生受支座约束而破坏结构，从而保持原有的刚性和结构稳定性。

   本发明所具有的优点是：

一、     屋顶结构紧凑，质量较轻，因拱桁架受竖向压力较小，从而构件截面相对较小，可减少屋顶自重量，

二、     屋顶刚性好，抗震能力较强，结构稳定性较高，能抗大风和地震，

三、     可节省建造费用，降低建造成本，施工较方便，可缩短工期，

四、     可满足体育场、文化娱乐中心、港口码头和大型飞机屋顶等使用要求，

五、拱桁架为单独的受力体系，结构的相互依赖性较少，局部影响整体结构性小。

附图说明

图1是本发明呈长方形屋顶的平面布置图，